滚压螺纹成形工艺创佳介绍
无切屑螺纹成形工艺
一般而言,最适合滚压的材料很难切削,反之亦然。螺纹滚压依赖于基材的塑性-即基材的变形能力,以便永久地将滚轮的形状压在工件的坯件中。被切削材料良好的塑性通常会导致形成胶质切屑,并在刀具上形成积屑瘤。例如铸铁没有合适的流动特性,因此不适合进行螺纹滚压加工。
在螺纹滚压操作中,在工件的轴向、切向或径向安装一个滚轮架。尽管每种滚轮架都采用相同的基本操作原理,但不同的螺纹加工应用场合需要采用不同的方式接近工件毛坯。本文在后面将详细介绍三种螺纹滚压方式。
假定工件材质满足滚压的屈服和流动要求,则滚压过程与螺纹切削相比具有若干优点。与其它生产方法相比,滚压加工出来的螺纹物理特性得到提高。在螺纹滚压过程中采用的是冷作业,这样与切削操作相比就增加了拉伸强度,并提高了表面光洁度。
与许多冷加工操作一样,工件毛坯的金属矩阵最初通过模具的作用力而压缩,从而进行塑性屈服,并产生出模具的形状。螺纹滚压操作方式在很大程度上与此相同。螺纹滚压头中滚轮的形状会在工件毛坯中形成螺纹形状。
母材的压缩导致因金属矩阵的压缩而引起工件硬化。它会在螺纹中产生疲劳阻力。这种硬化的状态是该工艺的一部分,因此随后对滚压螺纹进行的任何热处理过程都会产生退火效应。螺纹滚压应该在热处理之后进行。相反,车削和磨削却可以在硬化前也可以在硬化后进行,让金属矩阵产生所需要的形状并且让金属微粒结构几乎保持原封不动。
轴向螺纹滚压
根据机床类型以及要制造的螺纹类型,车间可以选择若干螺纹滚压配置。轴向螺纹滚轮从车削中心尾座端部开始,沿工件毛坯中心线移动,从而形成螺纹。一般的轴向滚轮头加工范围为直径0.06~9英寸。
轴向滚轮头通常安装在车削中心转塔刀套之一中。一次走刀可以将3个(或最多6个)滚轮进给到毛坯上,并通过工件毛坯的旋转加以启动。
滚轮在轴向头上布置为允许毛坯通过,这样就可以形成比滚轮宽度更长的螺纹。这些滚轮头上开始的一些螺纹是递进的,就象丝锥或拉刀一样,并且需要在工件毛坯上有一条棱。可以用较短的递进过程一直加工到肩部或其它工件特征之前,但是滚轮的寿命有可能受额外应力的影响。
切向螺纹滚压
顾名思义,切向滚轮架通过从侧面接近工件毛坯而形成螺纹。切向滚轮架有时候称作侧面滚压或横向滑动架,设计用于通过推动来滚压螺纹,以可控的进给速度进行,每次两个固定的平行辊子同时进入旋转中的工件中。切向滚压需要机械或伺服进给。无法手动操作这些滚轮。
辊子与工件毛坯直径进行方形、切向接触,从而迫使材料进行均匀的塑性流动,形成滚轮拉丝模的形状。这种成形过程非常快,会产生没有毛刺的精确轮廓。
在操作中,切向滚轮在工件毛坯旋转15~30转后产生一个完整的螺纹。这种螺纹滚轮的优点是可以在非常靠近肩部或其它工件特征的前面或后面形成螺纹(在一个螺纹内,有时候更少)。
切向滚轮只在滚轮宽度内滚压螺纹。fette的切向辊子工作宽度范围为0.61~1.59英寸。这些滚轮被推荐用于爱克米及梯形螺纹,因为所需要的力超出了工夹的设计极限。
径向螺纹滚压
第三种螺纹滚轮是径向滚轮架。它用两个或三个辊子在工件毛坯旋转一次的过程中形成螺纹。
这种螺纹滚轮上的辊子通过偏心磨削。在每个辊子上由一个平坦部分开始,螺纹形状渐进完成。在平坦一侧开始浅浅的螺纹形状,在另一侧形成完整的形状。
工夹上的一个“三辊子”式径向架,用找正的平坦部分来形成间隙开口。这样工件毛坯可以定位成在辊子和成品螺纹零件之间退出而不损坏螺纹。“两辊子”式滚轮架采用相同的原理。
从内部来看,辊子通过释放附在旋转离合器上的张力弹簧而产生运动。一旦释放,工件或滚轮单元的旋转就会继续偏心辊子的向前运动,直至工件毛坯的转矩使离合器弹簧复位为止。
径向螺纹滚压头的工作范围为直径1/16~2½英寸。与切向滚压头一样,螺纹长度不能超出螺纹滚轮的宽度。
优点:
螺纹滚压需要在滚轮架和滚轮方面进行刀具投资,这种投资比单点螺纹切削刀片要高。然而,对于涉及硬化材料、较高表面光洁度、表面一致性以及较高生产量的应用场合,长远来看螺纹滚压技术可能具有更高的性价比。此外,由于滚轮架也可以在配备单点螺纹加工功能的cnc车削中心上使用,因此螺纹滚压可以根据应用场合的需要而灵活地加以应用,依据工件实际情况决定正确的刀具。
螺纹滚压的优点是﹕表面粗糙度小于车削﹑铣削和磨削﹔滚压后的螺纹表面因冷作硬化而能提高强度和硬度﹔材料利用率高﹔生产率比切削加工成倍增长﹐且易于实现自动化﹔滚压模具寿命很长。但滚压螺纹要求工件材料的硬度不超过hrc40﹔对毛坯尺寸精度要求较高﹔对滚压模具的精度和硬度要求也高﹐制造模具比较困难﹔不适于滚压牙形不对称的螺纹。