為從工藝上提升產品性能,以期進一步的提高產品競爭力。現擬對閥門缸體的內孔精加工采取表面滾壓加工工藝。現結合公司產品現狀,對滾壓工藝的特點、要求等方面闡述如下。
滾壓加工是一種無切屑加工。通過一定形式的滾壓工具向工件表面施加一定壓力,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。從而達到改變工件表層結構,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,擁有在切削及其它加工方法中無法得到的特性。滾壓工藝可簡單而低成本的進行零部件的精密加工,而且能解決目前某些工藝方法不易實現的關鍵問題(例如對特大形缸體的加工,特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工)。因此,不論是從加工質量、生產效率、生產成本等方面來看,滾壓加工都是一項比較*的加工方法。在某些方面,它可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。
一, 加工效果:
首先,金屬工件在表面滾壓加工后,表層得到強化,極限強度和屈服點增大,硬度可提高15~30%;耐磨性提高15%;疲勞極限提高30%;尺寸公差按直徑計算可縮小10~15%;在過盈量合適且與其它工藝參數匹配的情況下,表面粗糙度可達到Ra0.2以上。其次,滾壓后的平面微觀突起被輾平,與密封材料接觸流暢,在減小密封件磨損的同時降低了產品動作時的磨耗。從加工效率上來說,一次滾壓即可完成加工,生產效率高(φ100×300孔1.5分鐘即可完成加工,φ30×40孔10秒就可完成)。
二,工藝參數及要求:
1, 滾壓量:用滾壓頭進行工件內孔加工時,工具直徑設定的要比前加工尺寸稍大一些,將工具(工件)旋轉并進給,對內孔進行滾壓。這時工具直徑與工件前加工尺寸的差值被稱為滾壓量。滾壓量的大小對表面粗糙度和幾何精度的影響很大。一般來說滾壓量在一定范圍內數值越大加工效果越好,但是,一旦超過了這個范圍則會導致粗糙度變差,加工面脆性剝落,薄壁件變形等情況的發生。相關數據表明,的滾壓量為0.027~0.036mm,此時得到的表面粗糙度。但滾壓量受材料性能等因素的影響,因此滾壓量最終要根據具體情況,試加工幾次后確定。考慮到滾壓頭的壽命及加工精度及壓力過大薄壁件變形的問題,所以在試加工過程中,應找出盡可能的小滾壓量。寧波高新區鏡博士科技有限公司滾壓量參考值:
設定滾壓量是根據材質及壁厚的不同而不同,滾壓量的設定一般為前加工表面粗糙度的3~5倍是的。材質為鋼時滾壓量范圍在0.04~0.07mm 可得到的表面。鋼及鑄鐵件的滾壓量范圍在0.04~0.07mm時其內徑幾乎不發生變化。
2,前加工尺寸:由于滾壓加工后直徑尺寸將發生變化,為保證尺寸公差,滾壓前應留加工余量。直徑尺寸的變化量受工件的材質、硬度及滾壓量等方面的影響,所以加工余量的確定應在廠家參考值的基礎上,試加工幾次后確定。應當注意的是,滾壓加工后內徑無法擴大到與工具的直徑一樣,因為擴大的內徑在工具通過后,由于材料的彈性恢復而被縮小。寧波高新區鏡博士科技有限公司相關數據資料:
2, 進給量和轉速根據廠家參考值,試加工后確定。轉速對滾壓后的粗糙度影響很小,所以我們在試加工時,可以適當提高轉速,以提高滾壓速度。以下為參考值:
3, 滾壓頭加工的工件硬度上限值為HRC40。
4, 為避免薄壁件在滾壓過程中變形,加工部位的壁厚應達到孔徑的15%~20%以上。本公司缸體壁厚(以φ80缸體為例)為4.5mm,尚不足孔徑的6%。因此,在確定采用滾壓工藝后,需設計外部夾持工裝。建議在使用工裝的同時,盡量減小滾壓量,或使用滾壓接觸面積較小的滾珠滾壓頭,以降低總的滾壓壓力。
5, 預加工表面小于Ra3.2。同時,鑄件的材料硬度不均勻時,被滾壓表面的缺隱會馬上顯露出來。因此,鑄件的質量要好,表面缺隱不能太多。
6, 一次滾壓,可降低粗糙度2~3級,二次三次次之。
7, 滾壓過程中用清潔的機油潤滑或使用柴油加機油潤滑(比例3:7),也可使用廠家提供的專用潤滑液。因潤滑液需清除滾壓過程中產生的微小金屬粉末,所以要用大量的潤滑液。潤滑液要保持清潔,注意防塵及過濾。
8, 滾壓效果與上道工序密切相關。當前道工序加工后,表面凹凸程度過大,滾壓力勢必增大,進給量要減小,滾壓效果不會太理想。建議,在滾壓前的工序中注意加工精度問題,并同時注意清潔,避免切屑附著在缸體內壁上。
三,滾壓頭選擇及使用:
1, 使用方法:滾壓頭標準型號有莫氏錐柄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,小功率機床也可以使用,可安裝在鉆床、車床、六角車床、鏜床,鉆孔器等設備上進行加工,無需特殊設備。滾壓頭的調整及使用方法十分簡便,以下為調整方法、滾壓頭結構及使用的示意圖:
2, 滾珠滾壓:用滾珠滾壓時,滾珠可以自由轉動,即在主運動和進給方向,均為無滑動的滾動,所以,加工后的零件表面質量好。滾珠滾壓通常可獲得很低的表面粗糙度(Ra0.2μm~0.10μm),在其余工藝參數匹配的條件下,還能達到Ra0.05μm,被滾壓零件表面質量好。同時,由于滾珠與工件表面的接觸面相對較小,因此,在同樣單位壓力的情況下能減小總壓力,滾壓時較輕快,尤其適合于小型細長精密零件的外表面及薄壁零件的內孔滾壓。滾壓工具結構簡單、輕便,當滾珠磨損后,可采用價格低的外購標準滾珠,一定程度上可以降低成本。其不足之處是滾珠使用壽命過低,通常連續使用10h ~ 12h即需更換,而且,綜合從網絡收集的資料來看,各個廠家的產品大多為滾柱滾壓形式,
3, 滾柱滾壓:滾柱滾壓不僅可以像滾珠滾壓一樣得到較好的表面粗糙度,又克服了滾珠壽命低的缺點,還可以采用大的進給量,通常采用0.75mm/r-0.80mm/r進行滾壓,故其生產效率高。
4, 車刀式滾壓:其結構與可更換合金刀片的車刀結構基本相同,操作也與車刀一樣。但車刀式滾壓,使用的是鉆石刀頭,更適用于高硬度材料的滾壓加工。相對來說,上兩種形式,更適合我們的實際情況。
綜上所述,缸體采取滾壓加工工藝有如下優點:⑴表面粗糙度好,表面各性能都得到強化⑵表面平整消除了初期磨損,降低了磨耗⑶工藝簡單設備要求低⑷只需一次滾壓生產效率高⑸一次裝卡工件就可完成,內孔的粗精加工,減少了搬運,避免了刮蹭等情況造成的損傷。
對我們來說,滾壓是一種全新的加工方式,要想真正的運用到實際生產中我們還需要解決多方面的問題。⑴上述的很多數據是理論數據,實際生產中會達到什么效果,工藝多少合適,這都要在實際加工中獲得。⑵效率提高,成本降低的具體可以達到什么程度,相對與現有的工藝來說,滾壓是很劃算。WWW.CNCZG.COM