1 滚压加工简介
1.1 加工原理
滚压加工是一种无排屑的加工方法, 通过滚动轧入到工件表面的金属, 改变表面形状和提高表面强度的一个冷加工方式。用于加工螺纹滚压工具是通过滚动挤压, 由辊轧工具的工作部分轧入工件材料, 发生塑性变形便于形成螺纹。
滚压加工是应用一个带螺纹刀的螺纹头, 可在工件表面以一定的压力在加工工件上做相对运动, 使该零件的金属表面发生塑性变形, 加工出圆柱, 圆锥状的沟槽和其它表面形状。通过相关实验分析, 辊螺纹刀对管壁材进行辊压时, 工件受力点的金属发生晶格变细和纤维形状延伸, 表面纤维虽受挤压, 但是没有被切断, 使金属表面层的结构和性能发生变化。通过轧辊表面, 粗糙度降低, 其精度, 抗疲劳强度, 耐蚀性都具有明显提高。滚丝轮螺纹升角与工件的上升角度一致, 但螺纹方向相反。在螺距相同的情况下, 不同规格的螺纹具有相同的基本牙型, 不同是螺纹升角, 直径, 中径、外径和内径, 所以只要使得滚丝轮上螺纹升角和工件螺纹升角完全一样, 即可得到我们所需的螺纹。
1.2 工艺难点
(1) 如何将滚压头正确安装在车床上。
(2) 准确找正滚压前滚压头的中心。
(3) 需调整好滚压头的顶开距离, 因为很短的退刀槽容易造成撞车现象。
2 滚压加工工艺分析
2.1 案例1分析
图1所示零件是常见的柴油机上的定位螺套, 是一种常见的滚压超薄壁零件, 工艺采用先加工螺纹后加工内孔, 在滚压螺纹时, 必须注意内孔变形而引起的螺纹中径变形, 同时满足条件零件体内的滚压应力小于或者等于材料的屈服极限。
因此在滚丝机上加工螺纹时, 增加一滚压心棒, 其结构如图2所示。
手工将零件装进心棒, 在不能松动的条件下开始滚压。在进行滚压的时候, 应用支片支架顶住零件使其不发生松动的问题。滚压后将压套装入心棒, 将手柄螺母拧紧, 利用螺母的作用把零件取出心棒。零件和心棒之间的间隙缘故, 零件在滚压时, 零件内孔将产生变形。因此在进行滚压薄壁空心螺纹零件时, 一般正常滚压的零件毛坯需比滚压前的毛坯直径要小0.02mm。明显看出采用滚压法加工, 不仅提高加工工效, 还可以保证零件的精度。
2.2 案例2分析
如图3所示, 就是结构简单一个套类零件, 由于上面的螺纹致使加工了不能满足要求, 通过工件的装夹、刀具几何参数选取、程序的编制等多方面进行改进, 寻找出一种方便易操作的加工方法, 有效提高零件的精度和加工效率, 保证产品的质量。
(1) 主要因为是薄壁零件, 所以主要解决受力、受热、振动时的变形问题, 既要考虑装夹方便、可靠, 还需考虑如何保证工件在加工时的定位精度, 由于零件较薄, 刚性不足, 容易引起晃动。
(2) 螺纹加工部分厚度只有1.8mm, 精度要求较高。目前市面上的数控系统螺纹编程指令有G32、G92、G76等。
从以上对比可以看出, 只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的, 先用G76进行螺纹粗加工, 再用G92进精加工, 在薄壁螺纹加工中, 既可以避免因切削量大而产生薄壁变形, 又能够保证螺纹加工的精度。
用联结工装将滚压头和机床尾座连接起来, 保证工装滑动自由、无卡涩现象, 且保证滚压头的轴线和机床的中心线的同轴度在0.10mm之内, 然后在机床上装夹一较细的圆棒, 手摇尾座向前移动, 用细圆棒顶开止动螺钉, 检验顶开长度和螺纹长度是否一致, 防止顶开长度过长导致滚压头和机床卡盘相撞, 造成滚压头的损坏。可以根据需加工的螺栓的规格。按螺栓中径尺寸试加工, 滚压前在零件和滚轮上浇涂冷却液, 冷却液一般采用1∶10乳化液、极压填加剂或稀释切削油, 然后开始试滚压, 接着用符合要求的环规检测检测中径、大径和环规通、止是否合格。若不达标, 可适当调下滚压头刻度, 调好紧固后再次进行滚压;或微调车削螺栓中径尺寸重新滚压, 一直到符合所需螺纹尺寸的要求。
同时模具选取也很重要, 薄壁件的螺纹滚压加工是在外力作用下的旋、挤、拉延成型, 变形机理复杂。模具的选材一般要求具有足够的强度和韧性, 淬硬性好, 表面具有高的硬度和耐磨性, 工艺性好, 淬火变形小, 过热、脱碳、开裂等敏感性小。
摘要：薄壁螺纹零件由于工件壁较薄, 在夹紧力的作用下容易产生变形, 在切削力的作用下, 也容易产生振动和变形, 影响工件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度, 利用常规的车削加工非常困难。本文主要讲述了薄壁螺纹零件的滚压加工的原理, 通过案例具体阐述加工工艺和方法, 提出相关建议, 对薄壁螺纹零件的滚压加工具有指导意义。
关键词：薄壁螺纹,滚压加工,工艺
参考文献
[1] 魏军.金属挤压机[M.]北京:化学工业出版社, 2005.
[2] 北京第一通用机械厂.机械工人切削手册[M.]北京:机械工业出版社, 1992.