滚压加工.docx

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滚压加工

滚压加工

原理：

它是一种压力光整加工，是利用金属在常温状态的冷塑性特点，利用滚压工具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，而达到工件表面粗糙值降低。

由于被滚压的表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成致密的纤维状，并形成残余应力层，硬度和强度提高，从而改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性。

滚压是一种无切削的塑性加工方法。

滚压前注意事项

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。

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。

　　（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。

优点

无切削加工技术安全、方便，能精确控制精度，几大优点：

1、提高表面粗糙度，粗糙度基本能达到Ra≤0.08µm左右。

2、修正圆度，椭圆度可≤0.01mm。

3、提高表面硬度，使受力变形消除，硬度提高HV≥4°

4、加工后有残余应力层,提高疲劳强度提高30%。

5、提高配合质量，减少磨损，延长零件使用寿命，但零件的加工费用反而降低。

应用优势

高效——几秒就可将表面加工至需要的表面精度，效率是

磨削的5-20倍、车削的10-50倍以上。

优质——一次进给实现Ra0.05-0.1um的镜面精度；并使表

面得到挤压硬化，耐磨性、疲劳强度提高；消除

了表面受力塑性变形，尺寸精度能相对长期保持

稳定。

经济——无需大型设备的资金、占地、耗电、废渣处理等

投入；无需专业的技工投入。

方便——可装夹在任何旋转与进给设备上，无需专业培训

就可加工出镜面精度。

环保——没有切屑（保护环境）、低能耗。

安全——无切削滚压刀具没有刀刃。

滚压的实施主体是：

滚压刀（也叫滚压头、滚压工具、滚光刀、挤光刀、挤压头等）、滚压机等，其原理基本是一样，可咨询：

宁波高新区镜博士科技有限公司周刚。

滚压刀柄部形式：

有直柄、莫氏锥柄（如图）、螺纹柄、BT柄、十字柄等，柄部的不同只是为了适应加工的机床，如：

钻床、铣床、车床、镗床、加工中心、攻钻专机（如图）等。

而滚压刀的内部结构没有其它变化，为适应加工工件的不同，有不同的尺寸要求，滚压刀基本是根据工件的需要定制，要扩大滚压刀具的加工范围，就必须考虑工件的尺寸范围。

镜博士滚压刀柄部图

镜博士滚压刀应用

滚压应用的不足

如下：

1、滚压会在工件表面产生硬化层，此层与内部材料有明显的分层现象，容易造成表层脱落。

2、滚压工艺很难掌握，处理不当，容易造成废品。

3、刚性力，1000N-3000N，对机床传动机构导轨、损伤很大，严重损伤机床精度和寿命。

4、刀具使用寿命短，易损坏，综合使用成本高。

5、无法满足细长杆、薄壁管件等刚性差的零件的加工

解决方案：

豪克能金属表面加工：

利用金属在常温下冷塑性的特点，运用豪克能对金属表面进行无研磨机的研磨，使金属零件表面达到更理想的表面粗糙度要求，也可以形象的说类似熨衣服一样，将零件表面熨平；同时在零件表面产生理想的压应力，提高零件表面的显微硬度，耐磨性及疲劳强度和疲劳寿命。

与传统滚压工艺相比，豪克能工艺如下：

1、在半精车的基础上一次加工即可达到镜面效果，Ra0.2以下。

2、对工件作用力小，和正常车削一样，为弹性力，不到滚压力的10%，对机床无不良影响。

3、产生表面强化层，强化层和材料内部是连续过渡，无剥离现象，对零件性能极为有利。

4、可加工细长杆、薄壁件等刚性差的零件

5、因是弹性接触，操作简单，能开机床的操作工就可操作加工，能保证性能达到要求。

加工条件

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。

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。

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。

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、钻孔器等设备上进行加工，勿需特殊设备。

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。

加工部分的壁厚

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。

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。

转速和进给量

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。

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

滚压加工能解决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。

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。

（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。

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%。

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%。

滚压刀加工效果

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。

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。

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。

改善方面

1、滚压会在工件表面产生硬化层，此层与内部材料有明显的分层现象，容易造成表层脱落；

2、滚压工艺很难掌握，处理不当，容易造成废品

3、刚性力，1000N-3000N，对机床传动机构导轨、损伤很大，严重损伤机床精度和寿命。

4、刀具使用寿命短，易损坏，综合使用成本高。

5、无法满足细长杆、薄壁管件等刚性差的零件的加工

超声波金属表面加工属于新兴工艺，属于复合能量加工，附加每秒3万次高频冲击，使金属流变。

与传统滚压工艺相比，豪克能工艺如下：

1、在半精车的基础上一次加工即可达到镜面效果，Ra0.2以下。

2、对工件作用力小，和正常车削一样，为弹性力，不到滚压力的10%，对机床无不良影响。

3、产生表面强化层，强化层和材料内部是连续过渡，无剥离现象，对零件性能极为有利。

4、可加工细长杆、薄壁件等刚性差的零件

5、因是弹性接触，操作简单，能开机床的操作工就可操作加工，能保证性能达到要求。

工件技术要求

1.加工前外表

由于滚压加工是应用滚柱碾压的加工办法，所以加工后的外表粗糙度受凸起局部的高度及外形（即加工前状态）的影响。

假如加工前外表状态粗糙（凸起局部高，凹陷局部深），则不能将凸起局部完整添埋凹陷局部，形成加工外表粗糙。

另外，凸起局部的外形也影响加工后的外表。

由车床或镗床单点切削得到的规则的凹凸外形，且为容易碾压的高度时，可得到最理想的外表。

普通加工前的外表情况越好，加工后的外表情况越好，同时滚压头的磨耗也少。

假如需求，可增加一道工序。

2.加工前尺寸

由于滚压加工是应用滚柱碾压的加工办法，所以加工前后工件的直径将发作变化（内径将扩展，外径将减小）。

为了能加工到尺寸公差范围内，应思索这个变化量决议前工序的尺寸。

直径的变化量与工件的材质、硬度、滚压量有关，所以最初停止2～3次试加工后决议其尺寸。

3.驱动机械

滚压头规范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，小功率机床也能够运用，可装置在钻床、车床、六角车床、镗床，钻孔器等设备上停止加工，勿需特殊设备。

4.光滑和清洗

由于滚压加工是应用滚柱碾压停止加工，将产生细微粉尘。

粉尘不只影响外表质量，而且加速滚压头的损耗，所以有必要大量注入切削液以肃清粉尘。

滚压加工时应运用粘度低的切削液。

粘度高的切削液固然光滑性好，可是清洗性能差，不适于滚压加工。

5.加工局部的壁厚

滚压加工是用滚柱滚压加工局部的外表，使其致密化。

所以，为了可以接受加工压力，待加工局部应有充沛的壁厚（内径的20%）。

壁厚太薄或局部薄时，加工后将发作起伏或真圆度降落。

通常按以下办法处理这个问题：

①减少滚压量;②应用夹具支撑外周;③在削薄壁厚以前施行滚压加工。

6.加工局部的硬度

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，加工局部由于接受压力大，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

向右旋转滚压头停止滚压加工;也可固定滚压头，工件旋转也可得到同样结果。

转速与进给速度依据加工直径不同而不同。

8.无法滚压加工的局部

用滚压头对盲孔及台阶轴停止滚压加工时，存在以下无法加工的局部：

①滚柱前端圆弧局部;②滚柱前端到支架前端的间隔;③支架前端到加工局部端面的缝隙;为了使无法停止滚压加工的局部最小，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坚持同一位置.