滾壓技術(shù)
滾壓技術(shù)是一種壓力光整加工技術(shù),是利用金屬在常溫狀態(tài)的冷塑性特點(diǎn),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(chǎn)生塑性流動(dòng),填入到原始?xì)埩舻牡桶疾ü戎校_(dá)到工件表面粗糙值降低。
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中文名
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滾壓技術(shù)
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外文名
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Trundle processing
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主 體
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滾壓刀
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加工原理
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壓力光整加工
滾壓技術(shù)實(shí)施主體
滾壓技術(shù)( Trundle processing)滾壓技術(shù)的實(shí)施主體是
滾壓刀,不同的加工表面及要求要用不同的滾壓刀,表面滾壓能在表面產(chǎn)生約5mm深的殘余壓應(yīng)力區(qū),因此能較大幅度地改善材料表面的疲勞壽命、抗應(yīng)力腐蝕能力,特別適合晶體結(jié)構(gòu)為面心立方的金屬與合金的表面改性。是一種無切屑的表面改性加工技術(shù)。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(dá)到改變表層結(jié)構(gòu)、機(jī)械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時(shí)達(dá)到光整加工及強(qiáng)化兩種目的,是磨削無法做到的。 無論用何種加工方法加工,在零件表面總會(huì)留下微細(xì)的凸凹不平的刀痕,出現(xiàn)交錯(cuò)起伏的峰谷現(xiàn)象,這為滾壓技術(shù)的實(shí)施提供了先決條件。
滾壓技術(shù)加工原理
滾壓技術(shù)加工原理:它是一種壓力光整加工,是利用金屬在常溫狀態(tài)的冷塑性特點(diǎn),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(chǎn)生塑性流動(dòng),填入到原始?xì)埩舻牡桶疾ü戎校_(dá)到工件表面粗糙值降低。由于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(xì),形成致密的纖維狀,并形成殘余應(yīng)力層,硬度和強(qiáng)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。
滾壓實(shí)現(xiàn)
滾壓技術(shù)的實(shí)施主體是滾壓刀,不同的加工表面及要求要用不同的滾壓刀,有孔、軸、槽、平面等刀具形式。
滾壓技術(shù)注意事項(xiàng)
目前,按外力傳遞到滾壓工具的加工方法可分為機(jī)械式、滾壓式和彈簧式三類。 按加工性質(zhì) ,可分為光精加工、強(qiáng)化加工兩類。 通過不同材質(zhì)的試驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn):
(1)滾壓壓力選擇是否正確,對滾壓后表面粗糙度、尺寸、精度都有影響。一般情況下,滾壓力增加 ,表面粗糙度提高。但是滾壓力增加到一定程度,表面粗糙度不再提高。如繼續(xù)增加,滾壓表 面開始惡 化,甚至出現(xiàn)裂紋。
(2)提高工件
表面粗糙度,采用滾壓加工效果最好。在預(yù)加工粗糙度達(dá)Ra1.6時(shí),只要過盈量合適, 粗糙度可達(dá)Ra0.2以上。但當(dāng)預(yù)加工粗糙度只有Ra6.4~Ra3.2,加工表面有振動(dòng)亂刀紋時(shí),那么較深的刀紋不能被滾壓光,這只有增加過盈量再次滾壓。如果孔的橢圓度和錐度過大,滾壓后上述缺陷仍然存在, 同時(shí)粗糙度大。因此,預(yù)加工表面最好小于Ra3.2,幾何精度在一、二級(jí)以上, 能獲得小的粗糙度,較理想的精度。
(3)材料軟,塑性大,容易被滾壓光。隨著塑性降低,硬度的提高,永久變形量隨之減少。一般來說鋼和銅的滾壓效果較好,鑄鐵的效果較差。可鍛鐵,球墨鑄鐵比灰口鑄鐵的滾壓效果要好。滾壓鑄鐵件時(shí),當(dāng)鑄件的材料硬度不均勻時(shí),被滾壓表面的缺陷(氣孔、砂眼等)會(huì)馬上顯露出來。 因此,當(dāng)鑄件表面缺隱較多,質(zhì)量較差時(shí)不宜采用滾壓工藝。
(4)滾壓過盈量的大小對表面粗糙度和幾何精度的影響很大。通過試驗(yàn)得知,最合理的滾壓過盈量為0.027~0.036mm,此時(shí)得到的表面粗糙度為最小。最大過盈量受多種因素的影響,因此最佳過盈量的確定要根據(jù)具體條件多次試驗(yàn)來確定。
(5)滾壓速度對表面粗糙度影響很小,所以我們可以提高滾壓的速度來提高生產(chǎn)效率。
(6)滾壓的次數(shù)不宜太多。一次滾壓效果最為顯著,可降低粗糙度2~3級(jí)。二、三次次之。
(7)進(jìn)給量的大小應(yīng)按滾珠的直徑大小而定。進(jìn)給量越小,表面粗糙度越小。最佳的進(jìn)給量應(yīng)通過試驗(yàn)來確定。
(8)滾壓工具通常有滾珠、圓柱形滾柱、圓錐形滾柱、滾輪等。但用滾珠作為變形構(gòu)件可降低整個(gè)滾壓工具成本。而且滾珠的精度高,硬度高,與工件接觸面小,用較小的滾壓力,較小的過盈量可獲得較高的壓強(qiáng),較小的粗糙度。而且滾珠的使用壽命長,不易磨損,價(jià)格便宜,易更換。
滾壓技術(shù)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
滾壓技術(shù)加工技術(shù)安全、方便,能精確控制精度,幾大優(yōu)點(diǎn):
1、提高表面粗糙度,粗糙度基本能達(dá)到Ra≤0.08um左右。
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、加工后有殘余應(yīng)力層,提高疲勞強(qiáng)度提高30%。
5、提高配合質(zhì)量,減少磨損,延長零件使用壽命,但零件的加工費(fèi)用反而降低。
應(yīng)用優(yōu)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(yōu)質(zhì)——一次進(jìn)給實(shí)現(xiàn)Ra0.05-0.1um的鏡面精度;并使表面得到擠壓硬化,耐磨性、疲勞強(qiáng)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(wěn)定。
經(jīng)濟(jì)——無需大型設(shè)備的資金、占地、耗電、廢渣處理等投入;無需專業(yè)的技工投入。
方便——可裝夾在任何旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給設(shè)備上,無需專業(yè)培訓(xùn)就可加工出鏡面精度。
環(huán)保——沒有切屑(保護(hù)環(huán)境)、低能耗。
安全——無切削滾壓刀具沒有刀刃。
加工好處
金屬工件在表面滾壓加工后,表層得到強(qiáng)化極限強(qiáng)度和屈服點(diǎn)增大,工件的使用性能、抗疲勞強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性都有明顯的提高。經(jīng)過滾壓后,硬度可提高15~30%,而耐磨性提高15%。
滾壓加工可以使表面粗糙度從Ra6.3提高到Ra2.4~Ra0.2。并且有較高的生產(chǎn)效率,有些工件可在數(shù)分或數(shù)秒鐘內(nèi)完成。
滾壓加工能解決目前某些工藝方法不易實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題。例如對特大形缸體的加工。同時(shí)它也適用于特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。
滾壓加工使用范圍廣,在各大、中及小型工廠均能使用。不論是從加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率,生產(chǎn)成本等方面來看,滾壓加工都是一項(xiàng)比較優(yōu)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,按外力傳遞到滾壓工具的加工方法可分為機(jī)械式、滾壓式和彈簧式三類。
按加工性質(zhì),可分為光精加工、強(qiáng)化加工兩類。
滾壓技術(shù)存在不足
如下:
1、
滾壓會(huì)在工件表面產(chǎn)生硬化層,此層與內(nèi)部材料有明顯的分層現(xiàn)象,容易造成表層脫落。
2、滾壓工藝很難掌握,處理不當(dāng),容易造成廢品 。
3、剛性力, 1000N-3000N,對
機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌、損傷很大,嚴(yán)重?fù)p傷
機(jī)床精度和壽命。
4、刀具使用壽命短,易損壞,綜合使用成本高。
5、無法滿足細(xì)長桿、薄壁管件等剛性差的零件的加工
解決方案:
金屬表面加工:利用金屬在常溫下冷塑性的特點(diǎn),對金屬表面進(jìn)行無研磨機(jī)的研磨,使金屬零件表面達(dá)到更理想的表面粗糙度要求,也可以形象的說類似熨衣服一樣,將零件表面熨平;同時(shí)在零件表面產(chǎn)生理想的壓應(yīng)力,提高零件表面的顯微硬度,耐磨性及疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命。
1、在半精車的基礎(chǔ)上一次加工即可達(dá)到鏡面效果, Ra0.2以下。
2、對工件作用力小,和正常車削一樣,為彈性力,不到滾壓力的10%,對機(jī)床無不良影響。
3、產(chǎn)生表面強(qiáng)化層,強(qiáng)化層和材料內(nèi)部是連續(xù)過渡,無剝離現(xiàn)象,對零件性能極為有利。
4、可加工細(xì)長桿、薄壁件等剛性差的零件