滾壓工具

滾壓工具

滾壓工具 Rolls the tool 也叫滾壓刀、鏡面滾壓頭、滾擠刀、擠光刀、滾光頭等,因為地域與語言習慣關係,北方工廠內師父們習慣稱為——滾壓頭,理解為一頭往裡鑽;南方工廠內師父們習慣稱為——滾壓刀,理解其是機械加工刀具的一種。根據加工原理統稱為滾壓工具,都是利用機械擠壓的原理,獲得光潔如鏡的金屬表面的一種機械加工方法。

產生背景

滾壓工具技術最早是由錦州市僑在線上械廠(現名:錦州市精一新技術開發有限公司)的華僑——孫東輝先生,率先將這項國外的先進技術引入中國。經過不懈努力,終於在1991年研發成功鏡面滾光機,並取得中國專利證書(專利號:91200173.9)。1994年研發成功超精內徑滾軋頭,取得了中國專利證書(ZL94230112.9)。從此,填補了中國在超精機械加工工藝方面的空白。

簡介

滾壓工具Rolls the tool

也叫滾壓刀、鏡面滾壓頭、滾擠刀、擠光刀、滾光頭等,因為地域與語言習慣關係,北方工廠內師父們習慣稱為——滾壓頭,理解為一頭往裡鑽;南方工廠內師父們習慣稱為——滾壓刀,理解其是機械加工刀具的一種。根據加工原理統稱為滾壓工具,都是利用機械擠壓的原理,獲得光潔如鏡的金屬表面的一種機械加工方法。 滾壓加工原理

滾壓工具 滾壓工具

滾壓加工是一種無切屑加工,在常溫下利用金屬的塑性變形,使工件表面的微觀不平度輾平從而達到改變表層結構、機械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時達到光整加工及強化兩種目的,是磨削無法做到的。 因為無論用何種機械去除材料的加工方法加工,在零件表面總會留下微細的凸凹不平的刀痕,出現交錯起伏的峰谷現象,這就是粗糙度的物理特徵。

滾壓是一種壓力光整加工,是金屬在常溫狀態的冷塑性特點,利用滾壓頭對工件表面施加一定的壓力,使工件表層金屬產生塑性流動,填入到原始殘留的低凹波谷中,而達到工件表面粗糙值降低。由於被滾壓的表層金屬塑性變形,使表層組織冷硬化和晶粒變細,形成緻密的纖維狀,並形成殘餘應力層,硬度和強度提高,從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。滾壓是一種無切削的塑性加工方法。

滾壓工具施工原理

它是一種壓力光整加工,是利用金屬在常溫狀態的冷塑性特點,利用滾壓刀具對工件表面施加一定的壓力,使工件表層金屬產生塑性流動,填入到原始殘留的低凹波谷中,而達到工件表面粗糙值降低。由於被滾壓的表層金屬塑性變形,使表層組織冷硬化和晶粒變細,形成緻密的纖維狀,並形成殘餘應力層,硬度和強度提高,從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。

滾壓工具加工

1.加工前表面

由於滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法,所以加工後的表面粗糙度受凸起部分的高度及形狀(即加工前狀態)的影響。

如果加工前表面狀態粗糙(凸起部分高,凹陷部分深),則不能將凸起部分完全添埋凹陷部分,造成加工表面粗糙。

另外,凸起部分的形狀也影響加工後的表面。由車床或鏜床單點切削得到的規則的凹凸形狀,且為容易碾壓的高度時,可得到最理想的表面。一般加工前的表面狀況越好,加工後的表面狀況越好,同時滾壓頭的磨耗也少。如果需要,可增加一道工序。

2.加工前尺寸

由於滾壓加工是利用滾柱碾壓的加工方法,所以加工前後工件的直徑將發生變化(內徑將擴大,外徑將減小)。為了能加工到尺寸公差範圍內,應考慮這個變化量決定前工序的尺寸。直徑的變化量與工件的材質、硬度、滾壓量有關,所以最初進行2~3次試加工後決定其尺寸。

3.驅動機械

滾壓頭標準型號有莫爾斯錐形裝卡部及平行裝卡部。滾壓加工與切削加工不同,不需大扭矩,小功率工具機也可以使用,可安裝在鑽床、車床、六角車床、鏜床,鑽孔器等設備上進行加工,勿需特殊設備。?

4.潤滑和清洗

由於滾壓加工是利用滾柱碾壓進行加工,將產生細微粉塵。粉塵不僅影響表面質量,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。滾壓加工時應使用粘度低的切削液。粘度高的切削液雖然潤滑性好,可是清洗性能差,不適於滾壓加工。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,即可發揮其傑出性能。

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,使其緻密化。所以,為了能夠承受加工壓力,待加工部分應有充分的壁厚(內徑的20%)。壁厚太薄或部分薄時,加工後將發生起伏或真圓度下降。

通常按以下方法解決這個問題:①減少滾壓量;②利用夾具支撐外周;③在削薄壁厚以前實施滾壓加工。

6.加工部分的硬度

滾壓頭可加工的工件硬度上限值為40HRC,但是也特製加工高硬度工件(硬度上限值為55HRC)用的滾壓頭。滾壓加工高硬度工件時,加工部分由於承受壓力大,工具壽命縮短。所以為得到所需精度的加工面,主要措施是減少滾壓量。

7.轉速和進給量

向右旋轉滾壓頭進行滾壓加工;也可固定滾壓頭,工件旋轉也可得到同樣結果。轉速與進給速度根據加工直徑不同而不同。

8.無法進行滾壓加工的部分

用滾壓頭對盲孔及台階軸進行滾壓加工時,存在以下無法加工的部分:①滾柱前端圓弧部分;②滾柱前端到支架前端的距離;③支架前端到加工部分端面的縫隙;為了使無法進行滾壓加工的部分最小,在定好工具直徑後,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。

優點

滾壓無切削加工技術安全、方便,能精確控制精度,幾大優點:

1、提高表面粗糙度,粗糙度基本能達到Ra≤0.08µm左右。

滾壓工具 滾壓工具

2、修正圓度,橢圓度可≤0.01mm。

3、提高表面硬度,使受力變形消除,硬度提高HV≥40°

4、加工後有殘餘應力層,提高疲勞強度提高30%。

5、提高配合質量,減少磨損,延長零件使用壽命,但零件的加工費用反而降低。

□ 套用優勢

高效——幾秒就可將表面加工至需要的表面精度,效率是磨削的5-20倍、車削的10-50倍以上。

優質——一次進給實現Ra0.05-0.1um的鏡面精度;並使表面得到擠壓硬化,耐磨性、疲勞強度提高;消除了表面受力塑性變形,尺寸精度能相對長期保持穩定。

經濟——無需大型設備的資金、占地、耗電、廢渣處理等投入;無需專業的技工投入。

方便——可裝夾在任何旋轉與進給設備上,無需專業培訓就可加工出鏡面精度。

環保——沒有切屑(保護環境)、低能耗。

安全——無切削滾壓刀具沒有刀刃。

滾壓刀柄部形式

有直柄、莫氏錐柄(如圖)

精恆滾壓刀柄部圖 精恆滾壓刀柄部圖

、螺紋柄、BT柄、十字柄等,柄部的不同只是為了適應加工的工具機使用,如:鑽床、銑床、車床、鏜床、加工中心、攻鑽專機(如圖)等。

精恆滾壓刀套用 精恆滾壓刀套用

而滾壓刀的內部結構沒有其它變化,為適應加工工件的不同,有不同的尺寸要求,滾壓刀基本是根據工件的需要定製,要擴大滾壓刀具的加工範圍,就必須考慮工件的尺寸範圍,並確定滾壓刀的加工與調節範圍,以擴大使用範圍,從而降低刀具的採購成本。

滾壓加工過度

滾壓加工過度 滾壓加工過度

很多因素都會引起滾壓加工的效果,這個滾壓刀的壓力選擇是否正確,對滾壓後表面粗糙度、尺寸、精度都有影響。一般情況下,滾壓頭的力增加,加工工件的表面粗糙度提高。但是滾壓頭加工時,力增加到一定程度,加工表面粗糙度不再提高。如繼續增加,滾壓工件的表面就會開始惡化,甚至出現裂紋。所以滾壓過度加工也會對工件造成損壞。

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