工件表面滚压加工应用研究

作者：山西省运城高专 赵亚东

欢迎访问e展厅 展厅 12 其它金属加工设备展厅 喷丸强化设备, 缩管机, 铆接机, 倒角机, 拉丝机, ... 滚压加工是一种无切屑加工。通过一定形式的滚压工具向工件表面施加一定压力。在常温下利用金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的。 金属工件在表面滚压加工后，表层得到强化极限强度和屈服点增大，工件的使用性能、抗疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性都有明显的提高。经过滚压后，硬度可提高15～30%，而耐磨性提高15%。 滚压加工可以使表面粗糙度从Ra6.3提高到Ra2.4～Ra0.2。并且有较高的生产效率，有些工件可在数分或数秒钟内完成。 滚压加工能解决目前某些工艺方法不易实现的关键问题。例如对特大形缸体的加工。同时它也适用于特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。 滚压加工使用范围广，在各大、中及小型工厂均能使用。不论是从加工质量、生产效率，生产成本等方面来看，滚压加工都是一项比较优越的加工方法。在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。 目前，按外力传递到滚压工具的加工方法可分为机械式、滚压式和弹簧式三类。 按加工性质，可分为光精加工、强化加工两类。 通过不同材质的试验，我们发现： （1）滚压压力选择是否正确，对滚压后表面粗糙度、尺寸、精度都有影响。一般情况下，滚压力增加，表面粗糙度提高。但是滚压力增加到一定程度，表面粗糙度不再提高。如继续增加，滚压表面开始恶化，甚至出现裂纹。 （2）提高工件表面粗糙度，采用滚压加工效果最好。在预加工粗糙度达Ra1.6时，只要过盈量合适，粗糙度可达Ra0.2以上。但当预加工粗糙度只有Ra6.4～Ra3.2，加工表面有振动乱刀纹时，那么较深的刀纹不能被滚压光，这只有增加过盈量再次滚压。如果孔的椭圆度和锥度过大，滚压后上述缺陷仍然存在，同时粗糙度大。因此，预加工表面最好小于Ra3.2，几何精度在一、二级以上，能获得小的粗糙度，较理想的精度。 （3）材料软，塑性大，容易被滚压光。随着塑性降低，硬度的提高，永久变形量随之减少。一般来说钢和铜的滚压效果较好，铸铁的效果较差。可锻铁，球墨铸铁比灰口铸铁的滚压效果要好。滚压铸铁件时，当铸件的材料硬度不均匀时，被滚压表面的缺陷（气孔、砂眼等）会马上显露出来。因此，当铸件表面缺隐较多，质量较差时不宜采用滚压工艺。 （4）滚压过盈量的大小对表面粗糙度和几何精度的影响很大。通过试验得知，最合理的滚压过盈量为0.027～0.036mm，此时得到的表面粗糙度为最小。最大过盈量受多种因素的影响，因此最佳过盈量的确定要根据具体条件多次试验来确定。 （5）滚压速度对表面粗糙度影响很小，所以我们可以提高滚压的速度来提高生产效率。 （6）滚压的次数不宜太多。一次滚压效果最为显著，可降低粗糙度2～3级。二、三次次之。 （7）进给量的大小应按滚珠的直径大小而定。进给量越小，表面粗糙度越小。最佳的进给量应通过试验来确定。 （8）滚压工具通常有滚珠、圆柱形滚柱、圆锥形滚柱、滚轮等。但用滚珠作为变形构件可降低整个滚压工具成本。而且滚珠的精度高，硬度高，与工件接触面小，用较小的滚压力，较小的过盈量可获得较高的压强，较小的粗糙度。而且滚珠的使用寿命长，不易磨损，价格便宜，易更换。 通过一段时间的实践，初步体会到： （1）滚压效果与上道工序密切相关。如车、镗后，工件表现凹凸程度越大，滚压力势必增大，进给量要减小，滚压效果不佳。若采用尖头车刀，小进给量的方法进行精加工并对工件采用汽油，煤油清洗，在滚压过程中用煤油充分的冷却，可获得表面粗糙度Ra≤3μm加工表面。 （2）滚子直径及圆弧半径与加工表面的关系。 ①滚子直径越大，滚子接触工件表现积越大，塑性变形不充分。 ②当滚子直径及圆弧半径过小时，会给加工表现留下压痕。实践表明：当滚子直径：D=11～14mm，R=3～5mm时，滚压进给量，S=0.035～0.1mm时滚压效果最好。滚压前后的尺寸公差按直径计算可缩小10～15%。 总之，关于滚压方面的研究我们只是刚刚开始，经验不足，试验数据不全，有待今后的更进一步的探索。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/5/2004)