滚压加工原理.docVIP

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。

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。

短时间内改善表面粗糙度的同时表面被加工硬化，并且由于产生压缩残留应力可得到具有耐久性的表面。

图1.滚柱滚压的原理

图1为滚压加工原理的模拟图。在滚压区域(A)滚柱与切削加工面接触后渐渐加压，在塑性变形区域(B)接触压力超过材料的屈服点，产生局部塑性变形。

在滚柱下端最大负重作用后，在平滑区域(C)开始弹性恢复，滚柱渐渐离开加工表面。

在实际的滚压加工中由多支滚柱连续并反复进行上述动作，将表面加工成平滑如镜。

采用滚压加工想得到良好的表面必须注意以下几个方面。

前加工表面

前加工尺寸

驱动机

润滑与清洗

加工部位的壁厚

加工部位的硬度

转速与进给

滚压不到的部位

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。如果加工前状态比较粗糙(凸起部分很高而凹陷部分又很深)，滚压后则不能将凸起部分完全添埋凹陷部分，加工后表面则粗糙。

另外加工后的表面效果还受凸起部分形状的影响。由车床或镗床点切削所得到的规则的凹凸形状，且高度在碾压的范围内时，就可得到最理想的表面。

一般前加工的表面状况越好，加工后的表面也越好，同时滚压头的磨耗也越少。前加工有可能要增加一道工序，这就要综合地考虑。

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将机架套筒向装夹柄方向一边推一边旋转，向右旋转则扩大，向左旋转则缩小。

最小调节量为每一个刻度为0.0025mm。

放开机架套筒就会自动锁紧，工具径调节完成。

请按下图所示，用千分尺测量滚柱先端的尺寸，请确认工具直径是否正确。

加工盲孔时，当需要切割掉突出的芯轴时请用砂轮或特殊刀具进行切割，为了不降低硬度，请使用冷却液进行切割。

请用手按住滚柱后端部将其紧靠在支架沟槽后端部进行工具直径的测量。

用滚压头进行孔内面加工是将工具直径设定在比前加工尺寸稍大一些，将工具(或工件)旋转并进给，对内孔进行滚压的加工方法。

这时工具直径与工件前加工尺寸的差值被称为滚压量。

下图是各种金属材料的滚压量与表面粗糙度及内径扩大量之间的关系。

一般随着滚压量的增加表面粗糙度也随之变好。

材质为钢时滚压量范围在0.04~0.07mm可得到最理想的表面。如滚压量超过这个范围表面粗糙度反而恶化，这是由于随着滚压量超过一定的极限后滚柱对表面施加了过度的压力，使表面发生剥离的现象所造成的。

设定滚压量是根据材质及壁厚的不同而不同，滚压量的设定一般为前加工表面粗糙度的3~5倍是最理想的。

后表面粗糙度得到改善的同时内径将扩大。滚压加工后内径无法扩大到与工具的直径一样。扩大的内径在工具通过后，由材料的弹性恢复而被缩小。

内径扩大量与加工部位的材质有关。铝或青铜等有色金属随着滚压量的增加内径扩大量几乎直线上升，尺寸矫正能力高。加工前的内径尺寸偏差为0.03mm的孔可加工到偏差为0.01mm以下。

钢及铸铁件的滚压量范围在0.04~0.07mm时其内径几乎不发生变化，没有铝及青铜等的尺寸矫正效果好，但尺寸偏差可修正到前加工的60%~70%左右。

各材质的滚压量与表面粗糙度及内径扩大量的关系。(mm)

滚压加工在改善表面粗糙度的同时表面层产生残留压缩应力，可提高疲劳强度。

图1对车削加工和滚压加工后的SUS304的残留应力分布进行了比较。

可得知滚压加工后工件的残留压缩应力在深度为0.08~0.10mm处最大。

图2为对相同的试加工材料进行内压疲劳破坏实验的结果。滚压加工后工件中圆周方向残留压缩应力在疲劳极限附近可抑制裂痕的发生，将疲劳强度提高30%。

??图1残留应力的分布

??图2由残留应力S-N曲线发生的变化

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油压，气压缸的密封材料中,有像O形圈及衬垫等的树脂、橡胶制的密封材料也有金属制的密封材料。

密封材与缸体的金属进行滑动时，密封材与金属间应具有良好的顺应性及密封性的同时要求其具有低磨耗性。由切削及珩磨加工后的断面曲线的凸起部分呈尖顶壮，这个凸起部分就很容易被磨损。

与此相比滚压加工