滚压加工

滚压加工

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。 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。

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。 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

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。

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

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。

滚压加工

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本帖被 nfwffa178 执行锁定操作(2008-01-28) 滚压加工是一种无切屑加工。通过一定形式的滚压工具向工件表面施加一定压力。在常温下利用金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。因此这种方法可同时达到光整加工及强化两种目的。

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。

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。

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。

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%。

缸筒加工的镗削滚压工艺分析

来源：切削技术网 发布时间：2008-1-31 0:00:00

缸筒作为油缸、矿用单体支柱、液压支架、炮管等产品的主要部件，其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。缸筒加工要求高，其内表面粗糙度要求为Ra0.4～0.8?m，对同轴度、耐磨性要求严格。缸筒的基本特征是深孔加工，其加工一直困扰加工人员。

采用滚压加工，由于表面层留有表面残余压应力，有助于表面微小裂纹的封闭，阻碍侵蚀作用的扩展。从而提高表面抗腐蚀能力，并能延缓疲惫裂纹的产生或扩大，因而提高缸筒疲惫强度。通过滚压成型，滚压表面形成一层冷作硬化层，减少了磨削副接触表面的弹性和塑性变形，从而提高了缸筒内壁的耐磨性，同时避免了因磨削引起的烧伤。滚压后，表面粗糙度值的减小，可提高配合性质。1滚压刀具的设计

以我们设计的?160mm组合镗滚刀为例说明刀具设计及工艺。

如结构图所示，保护帽1用于保护芯轴头部对刀仪的基准位置。支承垫4和支承钉6的作用是保护保持架(ZQSn6-6-3)免受滚柱轴向压力的压裂。支承套11材料为GCr15，要求与芯轴15过盈配合，组装后配磨。

滚柱材料为GCr15或高速钢W18Cr4V，62～65HRC。滚柱在镗滚刀中起滚压和导向作用。采用滚柱滚压的原因是它较圆珠滚压工作接触面积大，能承受较大的滚压力，可选用较大的进给量，从而提高生产率。对薄壁低刚性的工件，应选用直径较小而较长的滚柱，滚柱直径较小时可得较小的表面粗糙度值，这里我们选?13mm滚柱。滚柱圆角半径r在一定范围内影响表面粗糙度，减小圆角半径，相应地增加了单位应力，能减小表面粗糙度值和提高表面冷硬度。滚柱数量z增多可减小滚压粗糙度值，但所需滚压力增大。一般z取5～10，我们取6。加大滚柱滚压后角a可减小表面粗糙度值，但a过大易形成过冷硬状态，破坏表面层，一般取a≤1°。滚柱直径方向上高低不一会造成卡死、振动、拉伤加工表面，故直径方向上差值不大于0.03mm。

技术要求:

(1)装配后转动后齿环、保待架和滚柱面能自由滑动

(2)退刀时，保证刃口向上，以免拉伤1.保护帽2.紧定螺钉3.保持架4.支承垫5.滚柱6.支承钉7轴承8.后齿环9.前齿环10.小套11.支承套12.螺栓13.刀体14.机夹刀块15.芯轴组合镗滚刀结构图

滚压完成，退刀时，勾动后齿环8，使前、后齿环成啮合状态，在保持架3与芯轴15之间插人退刀半环(其长度为滚柱长度基本尺寸)，从而使得保持架带动滚柱沿支承套1:40的锥度后移，退入支承套槽中，使滚柱与缸筒脱离接触，实现退刀。

镗滚刀中滚柱、支承套、保持架为易损件，每副易损件约可滚压?90m×2150m油缸150根(以行程计算)。2滚压影响因素分析

工件材料滚压适用于50以下碳钢，碳含量愈低，孔扩张量愈小。材料硬度越低，塑性越高，则滚压的表面质量越好。滚压后硬度虽可达到400HB，但从280HB开始，滚压后效果显著下降，因此，滚压前工件材料硬度一般不低于140HB。预加工一般采用车削或镗削。工件的几何外形精度由预加工来保证，一般要求预加工Ra0.25～5?m,锉削滚压加工余量0.5mm左右。滚压次数第一次滚压中塑性变形最显著、最充分，表面质量得到明显提高，随着滚压次数的增加，表面产生过大的压应力，会破坏第一次滚压所得到的表面质量，即破坏滚压冷硬层，造成脱皮现象故组合撞滚刀的滚压次数选一次。切削用量进给量f越大，表面粗糙度值将增大；滚压速度v与表面质量关系不大。滚压头过盈量一般取0.15mm左右(普通?60～200mm孔径油缸)，滚压量0.02～0.04m。以?160mm孔加工为例，我们取v=30～40m/min，f=0.1～0.25mm/r。冷却清洁我们采用HT-40机械油:煤油(GB258-64)=1:1，也可采用硫化油:柴油=1:1配方。加工时压力油从滚压头后部冲向镗滚刀，经未加工表面从床头侧排到油槽中，这样避免了脱落的切屑刮伤已加工表面。油箱的设计，主要问题是清洁、

沉淀而不是冷却，因为切削油每20min循环一次，根本来不及沉淀，加大容量不是方法。过滤问题主要通过选择合适的过滤器材和在工艺上来保证。现场证实，过滤网孔隙太大，毛毡孔隙太小轻易堵塞。

缸筒滚压加工常见问题及解决方法:尺寸超差:对刀不准，刀具或滚压头磨损;内表面有振动波纹:材料太硬，转速太高;明显刀纹:进给量大，切削深度过大;拉沟:刀刃断裂，切削液量小，切削液温度太高。3应用实例

镗削滚压工艺是一种高效高质量的工艺措施，现以?160mm健削滚压头(45钢无缝钢管)为例证实镗滚效果。滚压后，孔表面粗糙度由幢滚前Ra3.2～6.3?m减小为Ra0.4～0.8?m，孔的表面硬度提高约30，缸筒内表面疲惫强度提高25。油缸使用寿命若只考虑缸筒影响，提高2～3倍，镗削滚压工艺较磨削工艺效率提高3倍左右。以上数据说明，该镗削滚压工艺是高效的，能大大提高缸筒的表面质量。

沉淀而不是冷却，因为切削油每20min循环一次，根本来不及沉淀，加大容量不是方法。过滤问题主要通过选择合适的过滤器材和在工艺上来保证。现场证实，过滤网孔隙太大，毛毡孔隙太小轻易堵塞。

缸筒滚压加工常见问题及解决方法:尺寸超差:对刀不准，刀具或滚压头磨损;内表面有振动波纹:材料太硬，转速太高;明显刀纹:进给量大，切削深度过大;拉沟:刀刃断裂，切削液量小，切削液温度太高。3应用实例

镗削滚压工艺是一种高效高质量的工艺措施，现以?160mm健削滚压头(45钢无缝钢管)为例证实镗滚效果。滚压后，孔表面粗糙度由幢滚前Ra3.2～6.3?m减小为Ra0.4～0.8?m，孔的表面硬度提高约30，缸筒内表面疲惫强度提高25。油缸使用寿命若只考虑缸筒影响，提高2～3倍，镗削滚压工艺较磨削工艺效率提高3倍左右。以上数据说明，该镗削滚压工艺是高效的，能大大提高缸筒的表面质量。

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