關于直紋滾壓加工裝置的設計
2017-3-9 來源：齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司 作者：范俊超
摘要:介紹了一種直紋滾壓加工裝置的設計參數及關鍵技術，并闡述了其結構特點、工作原理、試驗情況及相比傳統工具的優勢等，試驗分析結果表明，該裝置大大提高了效率，提升了質量，到達了設計要求。
關鍵詞：滾壓；直紋；多次成形
1. 滾壓設備現狀
現有的直紋加工方式分為刨床加工、插床加工和滾壓設備等幾種加工方式，其中刨床加工和插床加工效率很低，單件加工耗時長；傳統滾壓設備由固定裝置、滾壓裝置組成，工作時將工件放入固定裝置中固定好，再將滾壓裝置安裝到位，由壓力機壓入，通過滾紋刀具在工件表面滾動使工件變形形成直紋。這種滾壓方式存在以下幾個問題：第一，由于工件外形尺寸誤差，造成一批工件滾壓完成后，直紋深度不一致，有深有淺。第二，當需要增加直紋深度時，將滾壓裝置取下后重新放入工作位置再次滾壓時，由于工件表面已經存在直紋，故無法完全與滾輪上的紋路對齊，造成“雙眼皮”現象。第三，滾壓后的工件在首段和尾段部分，由于與滾輪初期接觸階段工件本身“支撐性”較差，產生了彎曲現象。結構示意如圖1所示。
2. 新型滾壓裝置的結構設計
結合實際加工情況反應出的問題，新型裝置應具備以下特點：①滾壓深度可調整。②能夠實現多次滾壓，多次滾壓時紋路不應改變。③通過改變工藝順序，使工件加工完畢后直紋平整性一致。
（1）滾壓過程
將工件裝入后，通過旋轉調整螺栓使中間楔塊上下運動，進而推動兩側楔塊向左右運動從而調整工件與滾輪相對位置(見圖1中箭頭)。調整完畢后，油壓機進行滾壓，滾壓過程如圖2所示，第一次滾壓結束后，若直紋深度較淺，可用工具繼續轉動調整螺栓到合適位置（此時滾紋刀具位于工件薄壁位置可以很輕松轉動螺栓），再將除底座外的其余裝置整體翻轉180°，以確保工件與滾紋刀具的相對位置不變，用以避免出現“雙眼皮”現象。將裝置放好后進行第二次滾壓，滾壓完成后，可以講工件兩端薄壁部分切除，來保證工件直紋的平整性。
圖1 現有滾壓方式簡要示意
（2）設計理念
使用該裝置滾壓成功的關鍵步驟在于第二次滾壓起始位置，傳統方法存在的問題是第一次滾壓完成時滾紋刀具和工件是分離的，再次滾壓時需將工件重新裝入設備，而新方法則是將其整體翻轉后，在保證滾紋刀具和工件不分離的情況下再次滾壓（設有限位裝置），即保證了不出現“雙眼皮”現象，如圖3所示。
（3）滾輪材料改進
傳統的滾壓方式使用普通材料45鋼制作滾紋刀具，由于滾壓時滾輪受力比較大，滾輪經常損壞，每制作5個左右工件必須更換一次滾紋刀具，導致加工成本上升，加工效率下降。經過多次試驗，最后選用Cr12Mo V作為滾輪的材料，大大延長了滾輪更換周期，每300~400個工件需要更換一次滾紋刀具。
（4）通過該裝置改進工藝順序
傳統的工藝順序，工件滾壓為最后一道工序，無法避免滾壓后帶來的兩端受力不均勻帶來的變形問題，這次我們調整了加工順序，實行滾壓后再對工件兩端進行切除加工的方案，可將多余的變形的部分切掉，保證了滾紋的一致性。
圖3 第二次滾壓起始位置示意
3. 應用前景
目前該裝置已經在我廠大范圍投入使用，各項指標均能達到加工要求。根據該裝置的設計理念，可以逐步推廣至其他零件的加工，以傳統設計方法為基礎，結合creo技術建立模型，利用UG有限元分析思想對該裝置在實際工況進行受力分析，疲勞強度分析等，得出該裝置重要部件在正常工況下的應力云圖和應變云圖，為其安全可靠提供依據。相信該方法在其他加工領域中中可以得到更加廣泛的應用。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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