滚压加工——滚压技术基础知识

ji7890

滚压加工原理　　滚压加工是将高硬度且光滑的滚柱与金属表面滚压接触，使其表面层发生局部微量的塑性变形后得到改善表面粗糙度的塑性加工法的一种。 请咨询宁波镜博士科技有限公司 周刚 我们经常看到铺设道路时，轧路机将凹凸不平的马路压得很平整。滚压工具的加工原理也是如此，用滚柱滚压金属表面，将表面凸起部分碾平,而使凹陷部分隆起，加工成平滑如镜的表面。与切削加工不同，是一种塑性加工。 http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/027a45b5abfef58d36d3cafd.jpg 镜博士滚压加工方式

被滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间就可以达到Ry0.1-0.8μm，而且加工面硬化后其耐磨性得到提高的同时疲劳强度也增加了30%等具有切削加工中无法得到的优点。　由于可简单地并且低成本地进行零部件的超精密加工，日益被以汽车产业为首的精密机械，化学，家电等产业广泛采用，发挥了很大的优势。
加工条件1.加工前表面
　　由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工后的表面粗糙度受凸起部分的高度及形状（即加工前状态）的影响。
　　如果加工前表面状态粗糙（凸起部分高，凹陷部分深），则不能将凸起部分完全添埋凹陷部分，造成加工表面粗糙。
1 K  Z" ^* t' ]7 D& t　　另外，凸起部分的形状也影响加工后的表面。由车床或镗床单点切削得到的规则的凹凸形状，且为容易碾压的高度时，可得到最理想的表面。一般加工前的表面状况越好，加工后的表面状况越好，同时滚压头的磨耗也少。如果需要，可增加一道工序。2.加工前尺寸　　由于滚压加工是利用滚柱碾压的加工方法，所以加工前后工件的直径将发生变化（内径将扩大，外径将减小）。为了能加工到尺寸公差范围内，应考虑这个变化量决定前工序的尺寸。直径的变化量与工件的材质、硬度、滚压量有关，所以最初进行2～3次试加工后决定其尺寸。3.驱动机械
　　滚压头标准型号有莫尔斯锥形装卡部及平行装卡部。滚压加工与切削加工不同，不需大扭矩，小功率机床也可以使用，可安装在钻床、车床、六角车床、镗床，钻孔器等设备上进行加工，勿需特殊设备。4.润滑和清洗
　　由于滚压加工是利用滚柱碾压进行加工，将产生细微粉尘。粉尘不仅影响表面质量，而且加速滚压头的损耗，所以有必要大量注入切削液以清除粉尘。滚压加工时应使用粘度低的切削液。粘度高的切削液虽然润滑性好，可是清洗性能差，不适于滚压加工。本公司备有滚压加工专用的滚压润滑油，只要在低粘度切削液中掺入5%的滚压润滑油，即可发挥其杰出性能。 5.加工部分的壁厚
: A1 k7 r# j! F4 |　　滚压加工是用滚柱滚压加工部分的表面，使其致密化。所以，为了能够承受加工压力，待加工部分应有充分的壁厚（内径的20%）。壁厚太薄或部分薄时，加工后将发生起伏或真圆度下降。?
' x& n0 V7 b" _( o4 S$ n) w　　通常按以下方法解决这个问题：①减少滚压量；②利用夹具支撑外周；③在削薄壁厚以前实施滚压加工。 6.加工部分的硬度
　　滚压头可加工的工件硬度上限值为40HRC，但是也特制加工高硬度工件(硬度上限值为55HRC)用的滚压头。滚压加工高硬度工件时，加工部分由于承受压力大，工具寿命缩短。所以为得到所需精度的加工面，主要措施是减少滚压量。? 7.转速和进给量
" q5 H3 |) M+ X* G3 R+ i  _1 E. K　　向右旋转滚压头进行滚压加工；也可固定滚压头，工件旋转也可得到同样结果。转速与进给速度根据加工直径不同而不同。 8.无法进行滚压加工的部分
　　用滚压头对盲孔及台阶轴进行滚压加工时，存在以下无法加工的部分：①滚柱前端圆弧部分；②滚柱前端到支架前端的距离；③支架前端到加工部分端面的缝隙；为了使无法进行滚压加工的部分最小，在定好工具直径后，将磨掉滚柱前端的心轴或使头的突出量与滚柱前端保持同一位置。
滚压注意事项　　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。
+ U5 m, I, ^, v8 R　　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。
' ~+ G- R% s, F; a/ E5 ~　　按加工性质，可分为光精加工、强化加工两类。
+ v8 N. _5 t0 X; C; z5 M0 X3 }　　 http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/4e83cb62549644f2e6113a70.jpg
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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。
% E' \1 C3 }3 V4 X　　（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。
2 R! i! d0 j; V# a. [. i3 r1 k7 G　　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%。
9 d$ r+ Z7 z/ ^4 Y: Z1 @7 ]! Q5 @6 b　　总之，关于滚压方面的研究我们不能全部照搬，试验数据有待今后的更进一步的探索。
加工后的好处　　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。更多技术可咨询：宁波高新区镜博士科技有限公司 周刚。经过滚压后，硬度可提高15～30%，而耐磨性提高15%。
9 m# N) G' y4 {5 a+ i3 g& P　　 http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/8367d1fc40ef04c3b801a01f.jpg 滚压刀加工效果

3 z3 ^$ I* f% b3 o" b2 K( Y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。
, I* c6 V& C  o; t7 P　　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。
7 A/ O- S" f8 @4 j4 h　　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。
* S/ c# p) a; @- A# X" V8 h/ c　　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。

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谢谢 楼主 小弟感谢

yfy222

不错，谢谢分享！

huazi166

很专业的帖子，现在最新技术除了用滚柱实现滚压加工外，新增加了超声波替代滚柱的技术。
另外，以前我曾经发帖讨论滚压是否属于机加工，现在可否再讨论一下。我的观点是滚压属于广义上的加工，但不属于狭义上的金属加工，因为滚压并不去除金属材料。

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看来非常不错，谢谢了～

wangcunsuo

可惜看不到图片啊